DE19713688B4 - Rolling bearing with a displacement measuring device - Google Patents
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Abstract
Wälzlager mit einer Einrichtung zur Messung des von einem beweglichen Wälzlagerteil gegenüber einem festen Wälzlagerteil zurückgelegten Weges, welche einen Messbereich mit mindestens einem Sensor aufweist, der für die berührende oder berührungslose Abtastung eines der Lagerbauteile vorgesehen und an einem der Wälzlagerteile angeordnet ist, wobei der Sensor jeweils auf einen der tragenden Wälzkörper gerichtet ist, die sich zwischen dem festen Wälzlagerteil und dem beweglichen Wälzlagerteil befinden und während der Bewegung des beweglichen Wälzlagerteils an dem Sensor vorbeirollen, dadurch gekennzeichnet, dass in der Lastzone des Messbereichs mehrere Sensoren (10) integriert sind, die jeweils den gleichen Wälzkörper erfassen.Rolling bearing with a device for measuring the distance covered by a movable rolling bearing part with respect to a fixed rolling bearing part having a measuring range with at least one sensor, which is provided for the contact or non-contact scanning of one of the bearing components and arranged on one of the rolling bearing parts, wherein the sensor respectively is directed to one of the supporting rolling elements, which are located between the fixed rolling bearing part and the movable rolling bearing part and during the movement of the movable rolling bearing part past the sensor, characterized in that in the load zone of the measuring range, a plurality of sensors (10) are integrated, each capture the same rolling element.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit einer Einrichtung zur Messung des von einem beweglichen Wälzlagerteil gegenüber einem festen Wälzlagerteil zurückgelegten Weges, welche einen Messbereich mit mindestens einem Sensor aufweist, der für die berührende oder berührungslose Abtastung eines der Lagerbauteile vorgesehen und an einem der Wälzlagerteile angeordnet ist, wobei der Sensor jeweils auf einen der tragenden Wälzkörper gerichtet ist, die sich zwischen dem festen Wälzlagerteil und dem beweglichen Wälzlagerteil befinden und während der Bewegung des beweglichen Wälzlagerteils an dem Sensor vorbeirollen.The The invention relates to a rolling bearing with a device for measuring the movement of a rolling bearing part across from a fixed rolling bearing part traveled Weges, which has a measuring range with at least one sensor, the for the touching one or non-contact Scanning one of the bearing components provided and on one of the rolling bearing parts is arranged, wherein the sensor in each case on one of the supporting Directed rolling element, which is between the fixed bearing part and the movable rolling bearing part are located and while the movement of the movable rolling bearing part roll past the sensor.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Ein
solches Wälzlager
mit einer Wegmesseinrichtung ist aus der internationalen Patentanmeldung
mit der Veröffentlichungsnummer
Aus
der Druckschrift
Die
Druckschrift
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager mit einer Wegmesseinrichtung zu schaffen, welches einen einfachen technischen Aufbau aufweist und gegenüber der Einwirkung von Schmutz unempfindlicher als bekannte derartige Wälzlager ist.Of the Invention is based on the object, a rolling bearing with a displacement measuring device to create, which has a simple technical structure and opposite the impact of dirt insensitive than known such bearings is.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in der Lastzone des Messbereichs mehrere Sensoren integriert sind, die jeweils den gleichen Wälzkörper erfassen. Auf diese Weise kann die Auflösung der Messung verbessert werden und man erhält zusätzlich eine Information über die Bewegungsrichtung.These Task is inventively characterized solved, that several sensors are integrated in the load zone of the measuring range are that each capture the same rolling elements. That way, the resolution can be the measurement can be improved and you also receive information about the Movement.
Da bei Ausführung des Lagers als Linearwälzlager mit einer festen Führungsschiene und einem beweglichen Tragkörper die Wälzkörperbewegung in der Lastzone des Lagers in eindeutigem Zusammenhang mit der Bewegung des als Tragkörper wirkenden beweglichen Wälzlagerteils steht, kann aus der Wälzkörperbewegung auf die Tragkörperbewegung geschlossen werden. Wenn also die Wälzkörperbewegung erfasst wird, können die Maßverkörperung und die zusätzliche Abdichtung des Linearwälzlagers entfallen.There at execution of the bearing as a linear roller bearing with a fixed guide rail and a movable support body the rolling element movement in the load zone of the bearing in unambiguous connection with the movement of acting as a supporting body movable rolling bearing part stands, can from the rolling element movement on the support body movement getting closed. So if the rolling element movement is detected, can the material measure and the extra Sealing the linear roller bearing omitted.
Es ist auch möglich, bei einem Wälzlager mit einer Wegmesseinrichtung den Messbereich an dem festen Wälzlagerteil anzuordnen. Beispielsweise kann das bewegliche Wälzlagerteil als Innenring und das feste, den Messbereich mit dem Sensor enthaltende Wälzlagerteil als Außenring eines Radialkugellagers ausgebildet sein, an welchem der Innenring über die als Kugeln ausgebildeten tragenden Wälzkörper abgestützt ist.It is possible, too, at a rolling bearing with a displacement measuring device, the measuring range on the fixed rolling bearing part to arrange. For example, the movable rolling bearing part as an inner ring and the fixed, containing the measuring range with the sensor rolling bearing part as outer ring a radial ball bearing be formed, on which the inner ring on the supported as balls bearing supporting rolling elements is supported.
Mit geeigneten Sensoren wird die Stellung des jeweiligen Wälzkörpers erfaßt. Bei der Bewegung des Lagers läuft ein Wälzkörper an einem Sensor vorbei. Dieser gibt dabei ein sinusförmiges Signal ab, das durch eine Auswerteelektronik in einen Wert für die Tragkörper- bzw. Lagerringbewegung umgewandelt werden kann.With suitable sensors, the position of the respective rolling element is detected. at the movement of the camp is running a rolling element on a sensor over. This emits a sinusoidal signal, by an evaluation in a value for the Tragkörper- or Bearing ring movement can be converted.
Der Meßbereich kann mehrere, beispielsweise drei auf die tragenden Wälzkörper gerichtete Sensoren enthalten. Werden mehrere Wälzkörper eines Wälzkörperumlaufs, z. B. in einem einreihigen Rillenkugellager, oder mehrere verschiedene Wälzkörperumläufe, z. B. in Profilschienenführungen, auf diese Weise erfaßt, so kann die Meßgenauigkeit wesentlich dadurch erhöht werden, daß mittels einer "intelligenten" Elektronik Fehler wie Teilkreisendspiel oder Schlupf erkannt und zusätzlich die verschiedenen Meßwerte interpoliert werden. Zur Messung der Sensorstellung kann ein kapazitives, ein induktives, ein berührendes Meßprinzip oder es können andere Meßprinzipien gewählt werden. Bei der Wahl geeigneter Miniatur-Sensoren können diese sogar in den Laufbahnen, z. B. im Einlaufbereich der Wälzkörper in Profilschienenführungen, untergebracht werden, ohne die Funktion und den Bauraum der Lager zu beeinflussen, die Serienlager sein können.Of the Measuring range can several, for example three directed to the supporting rolling elements Sensors included. If several rolling elements of a rolling element circulation, z. B. in a single-row deep groove ball bearing, or more different Wälzkörperumläufe, z. B. in profiled rail guides, detected in this way, so can the measurement accuracy significantly increased be that means a "smart" electronics error such as pitch end play or slip detected and in addition the different measured values be interpolated. To measure the sensor position, a capacitive, an inductive, a touching Measuring principle or it can other measuring principles chosen become. When choosing suitable miniature sensors, these can even in the raceways, z. B. in the inlet region of the rolling elements in Profile rail guides, be housed without the function and space of the bearings to influence that can be serial production.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen darstellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen schematisch:embodiments The invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail below. They show schematically:
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Bei
einem Wälzlager
mit einer Wegmeßeinrichtung
nach dem Stand der Technik kann der zurückgelegte Weg bzw. Winkel des
beweglichen Wälzlagerteils
mit einem dort befestigten Meßkopf
ermittelt werden, der an einer an dem festen Wälzlagerteil angeordneten Maßverkörperung
entlangbewegt wird. Die
Derartige Meßverfahren sind relativ, d. h. die Maßverkörperung gibt keinen Aufschluß über die absolute Position sondern nur über den überfahrenen Weg bzw. bei einem Rotativlager über den Winkel. Will man eine absolute Position messen, so braucht man einen Referenzpunkt, der nach dem Einschalten einmal angefahren und als "Nullpunkt" definiert wird. Die Wegmessung erfolgt anschließend relativ zu diesem Punkt.such measurement methods are relative, d. H. the material measure gives no information about the absolute position but only about the way over or at a Rotativlager over the angle. If you want to measure an absolute position, you need it a reference point that is approached once after switching on and defined as "zero point". The Distance measurement then takes place relative to this point.
Das erfindungsgemäße wegmessende Wälzlager liefert ebenfalls relative Meßwerte. Der Bezugspunkt muß auch hier extern angefahren werden. Der Unterschied zum Stand der Technik liegt darin, daß in dem neuen Lager auf eine Maßverkörperung verzichtet wird. Die Information über den zurückgelegten Weg wird nämlich nicht aus der Relativbewegung Wagen-Schiene bzw. Innenring-Außenring gewonnen, sondern aus der Relativbewegung Wagen-Wälzkörper bzw. Ring-Wälzkörper.The inventive wegmessende bearings also provides relative readings. The reference point must also be approached externally here. The difference to the state of the art lies in the fact that in waived the new bearing on a material measure becomes. The information about the traveled The way will be not from the relative movement carriage rail or inner ring outer ring obtained, but from the relative movement carriage-rolling elements or Ring rolling elements.
Die
In
der Lastzone der Rollen
Die
Sensoren
Die
Enthält ein Lager mehrere Wälzkörperreihen, so kann man diese zusätzlich erfassen und die erhaltenen Werte miteinander verrechnen. Diese Vorgehensweise ermöglicht eine Erkennung und Eliminierung von Messungenauigkeiten wie Schlupf oder Teilkreisendspiel. Auf diese Weise kann die Messgenauigkeit wesentlich erhöht werden.Contains a warehouse several rows of rolling elements, so you can do this in addition record and calculate the values obtained. This approach allows a detection and elimination of measurement inaccuracies such as slippage or Pitch final. In this way, the measurement accuracy can be essential elevated become.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen wegmessenden Wälzlagers besteht zum einen aus dem Wegfall einer Maßverkörperung und zum anderen aus der Möglichkeit, alle möglichen Sensorarten einzusetzen, beispielsweise kapazitive, induktive, optische, magnetische oder ohmsche Sensoren. Da bekanntlich vor allem die Integration einer Maßverkörperung in einer Führungsschiene oder einem Lagerring Nachteile wie ein Steifigkeitsverlust und eine problematische und teuere Fertigung zur Folge haben, – mit integriertem Maßstab ist ein Bearbeiten der Führungsschiene durch Stollen nicht möglich, – stellt das erfindungsgemäße wegmessende Wälzlager eine günstige, flexible und technisch einfach zu realisierende Alternative zu vorbekannten Wälzlagern dar.Of the Advantage of the invention wegmessenden roller bearing on the one hand consists of the omission of a material measure and on the other hand The possibility, all possible Sensor types, such as capacitive, inductive, optical, magnetic or ohmic sensors. As you know, especially the Integration of a material measure in a guide rail or a bearing ring disadvantages such as a stiffness loss and a cause problematic and expensive production, - with integrated scale is an editing of the guide rail by cleats not possible, - poses the wegmessende invention roller bearing a cheap, flexible and technically easy to implement alternative to previously known roller bearings represents.
- 11
- Führungsschieneguide rail
- 22
- Maßstabscale
- 33
- Führungswagencarriages
- 44
- Meßkopfmeasuring head
- 55
- LinearrollenlagerLinear roller bearings
- 66
- Führungsschieneguide rail
- 77
- RollenumlaufeinheitRoller monorail
- 88th
- Führungswagencarriages
- 99
- Rollerole
- 1010
- Sensorsensor
- 1111
- RadialkugellagerRadial ball bearings
- 1212
- Innenringinner ring
- 1313
- Außenringouter ring
- 1414
- KugelBullet
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